【摘要】：Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3(BNT)基無鉛壓電陶瓷材料具有良好的鐵電性能:高的居里溫度、剩余極化強(qiáng)度、場致應(yīng)變和各向異性顯著的機(jī)電耦合系數(shù),被認(rèn)為是目前最有希望取代含鉛壓電陶瓷的無鉛壓電材料之一。適用于傳感器、驅(qū)動器、換能器、定位儀器等各種設(shè)備中。本論文以BNT基壓電陶瓷為研究對象,對其準(zhǔn)同型相界區(qū)進(jìn)行了探討;深入研究Hf~(4+)B位取代Ti~(4+)對該體系陶瓷形貌、相結(jié)構(gòu)、介電、壓電、逆壓電等方面的影響;探索了該體系陶瓷織構(gòu)化工藝對其性能的影響。通過XRD,SEM等檢測手段觀察其物相組成及微觀結(jié)構(gòu),利用相關(guān)檢測設(shè)備研究工藝和配方對陶瓷樣品介電、壓電和逆壓電性能的影響。通過實(shí)驗(yàn)得到以下主要結(jié)論:(1)對于配方為{[Bi_(0.5)(Na_(85?96)K_(11?96))_(0.5)]_((1-x))Ba_x}TiO_3,x=0.03-0.07,陶瓷樣品的相結(jié)構(gòu)均為鐵電三方相與鐵電四方相共存,壓電介電性能具有處于準(zhǔn)同型相界組分的特征。相對于已有的研究結(jié)果而言,本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果說明了BNT-BKT-BT三元系壓電陶瓷具有更寬的準(zhǔn)同型相界組分區(qū)。當(dāng)x=0.05時,樣品具有較好的綜合性能,其壓電常數(shù)d_(33)=142pC/N,介電常數(shù)ε~T_(33)/ε_0=1195。(2)研究HfO_2的B位微量取代對(Bi_(0.475)Na_(0.405)K_(0.055)Li_(0.015))_(0.95)Ba_(0.05)TiO_3陶瓷的結(jié)構(gòu)和性能的影響。發(fā)現(xiàn)Hf~(4+)對Ti~(4+)的取代明顯改變陶瓷樣品的相結(jié)構(gòu),并影響樣品的壓電、逆壓電和介電性能。當(dāng)HfO_2的添加量為1mol%時,樣品的負(fù)場致應(yīng)變基本消失,樣品具有較高的場致應(yīng)變性能。在6kV/mm的電場作用下,樣品的應(yīng)變達(dá)到0.295%,逆壓電系數(shù)(d~*_(33)=490pm/v,介電常數(shù)ε~T_(33)/ε_0=1408。(3)本文以Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3為晶種,采用反應(yīng)模晶生長的方法制備織構(gòu)化的(Bi_(0.475)Na_(0.405)K_(0.055)Li_(0.015))_(0.95)Ba_(0.05)Ti_(0.995)Hf_(0.005)O_3陶瓷。研究結(jié)果表明,在保溫4h的條件下,可獲得了織構(gòu)度達(dá)到80%以上的陶瓷。相對于隨機(jī)取向的樣品而言,其壓電常數(shù)和逆壓電系數(shù)均提高了50%以上。當(dāng)燒成溫度為1100℃時,織構(gòu)化的陶瓷具有優(yōu)異的壓電和逆壓電性能:d_(33)=223pC/N,(d~*_(33)=805pm/V。
【圖文】：

廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文后用磁力攪拌機(jī)干燥，放入箱式爐中 850℃預(yù)燒。塊體粉碎后在次放入球磨罐00r/min 球磨 12h。其中原料、無水乙醇、磨球質(zhì)量比為 1:1:8。磁力攪拌烘干，加量比為 6wt%濃度的 PVB 進(jìn)行造粒，過 80 目篩。用直徑 12mm 模具在壓片機(jī)上 2M型。放入冷等靜壓機(jī)中，200MPa 保壓 5min。坯體放入烘箱，緩慢升至 600℃排膠入箱式爐（燒結(jié)）中于合適的溫度燒結(jié)坯體。燒成后樣品經(jīng)過拋光清洗、鍍銀、銀、磨邊、極化。最后進(jìn)行電學(xué)性能的測量。實(shí)驗(yàn)工藝流程圖如圖 2-1 所示。

圖 2-2 RTGG 法工藝流程圖Fig2-2 RTGG process flow chart2.4 樣品的表征與性能測試2.4.1 物相結(jié)構(gòu)分析燒結(jié)后的樣品先將用 600 目的砂紙打磨，除去表面的雜質(zhì)，然后利用 X 射線衍射儀進(jìn)行物相組成、晶體結(jié)構(gòu)、晶粒大小等分析。本文采用荷蘭 PANalytical 公司的型號為PW3040/60的X射線衍射儀進(jìn)行樣品的物相分析，X射線衍射儀采用Cu Kα射線（ =1.5406 ），掃描的 2θ 角度范圍為 10～80°。并用 Jade 軟件對得到的 XRD 衍射圖譜進(jìn)行物相分析并用 Lotgering 方法計(jì)算織構(gòu)度。具體計(jì)算公式如下： = 01 0
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM282

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 趙巍;周和平;嚴(yán)永科;劉丹;;反應(yīng)模晶生長法制備BNKT織構(gòu)化陶瓷的研究[J];稀有金屬材料與工程;2007年S1期

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本文編號：2598830